Natural selection on an allozyme locus in the White Sands pupfish?

Authors: Miller, KM

Year: 2000 (xxxii)

Abstract

The White Sands pupfish, Cyprinodon tularosa, listed as threatened in New Mexico, occurs in four habitats varying widely in environmental salinity. At Malpais Spring, pupfish encounter a salinity gradient with salinity concentrations increasing from springhead (3.75 ppt) to marsh (9.23 ppt). The frequency of Pgdh100 (Phosphogluconate dehydrogenase) differed between low and high salinity sites at Malpais Spring. This suggests that natural selection may be acting to maintain the polymorphism at the Pgdh locus. Alternatively, genetic drift may explain the spatial variation for Pgdh100. However, if the pattern is due to drift, congruent patterns of population structure should also be reflected in neutral molecular markers such as microsatellites. In this study genetic analyses of two microsatellite loci (WSP-02, WSP-11) were conducted to assess genetic structure within Malpais Spring. Microsatellite allele frequencies did not differ between upper and lower Malpais Spring (X 2 = 8.648, p = 0.28). This finding is consistent with the hypothesis that Pgdh is under selection. To further explore the potential selective impact of salinity, experiments were conducted involving the exposure of pupfish eggs to high (35 ppt) and low (3.5 ppt) salinity. In general, high salinity had a negative effect on hatching success. Although pupfishes are known to have a wide tolerance for environmental salinity, these data suggest that salinity may be an important selective factor in White Sands pupfish. The potential of such selective forces acting on threatened species may be critical in the development of management plans, especially if translocation to novel environments is necessary.

Resumen

¿Selección natural en un locus de alozima en el cachorrito de White Sands? El cachorrito de White Sands, Cyprinodon tularosa , es considerado bajo amenaza en Nuevo México y se halla en cuatro hábitats de salinidad muy variable. En el Manantial Malpais, los cachorritos encuentran un gradiente con concentraciones de salinidad que aumenta desde la fuente del manantial (3.75 ppm) hasta la ciénega (9.23 ppm). La frecuencia de Pgdh100 (Fosfogluconato deshidrogenasa) difiere entre sitios de alta y baja salinidad en el manantial. Esto sugiere que la selección natural podría estar actuando para mantener el polimorfismo en el locus Pgdh. En forma alternativa, la deriva genética podría explicar la variación espacial de Pgdh100. Sin embargo, si el patrón es por deriva, se debieran reflejar patrones congruentes de estructura poblacional en marcadores moleculares neutrales tal como los microsatélites. En el presente estudio se realizaron análisis genéticos de dos loci de microsatélite (WSP-02, WSP-11) para investigar la estructura genética dentro del Manantial Malpais. Las frecuencias de alelos microsatelitales no fueron diferentes entre la parte alta y baja del manantial (X 2 = 8.648, p = 0.28). Esto apoya la hipótiesis de que el Pgdh está bajo presión de selección. Para investigar el posible impacto selectivo de la salinidad, se realizaron experimentos exponiendo huevecillos del cachorrito a altas (35 ppm) y bajas (3.5 ppm) salinidades. En general, la alta salinidad tuvo un impacto negativo en en el éxito de la eclosión. Aunque se sabe que los cachorritos toleran un amplio rango de salinidad, los datos sugieren que la salinidad es un factor selectivo importante para esta especie. El potencial de que tales fuerzas selectivas actúen en especies amenazadas podría ser crítico para el desarrollo de planes de manejo, sobre todo si se requiere la traslocación a nuevos ambientes.